近日由美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UCSB)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個科研小組稱他們?nèi)〉昧艘恍╆P(guān)于干細(xì)胞生物學(xué)機(jī)制方面的重要研究成果，研究論文發(fā)表在著名的Cell Stem Cell 雜志上,。
干細(xì)胞生物學(xué)作為一門新興的科學(xué)近年發(fā)展迅速,，在世界范圍內(nèi)掀起了一波又一波的研究熱潮，同時為突破人類各種難治性疾病例如器官損傷帶來了巨大的希望,。然而科學(xué)家們在為干細(xì)胞研究成果感到歡欣鼓舞的同時,，也仍然對其存在一些憂慮,。干細(xì)胞真正地進(jìn)入到臨床還有許多的障礙必須克服，其中包括在修復(fù)器官的同時是否還存在著致癌的可能性,。
這項具有重大意義的跨學(xué)科性研究是由加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的神經(jīng)生物學(xué)家,、物理學(xué)家和哈佛醫(yī)學(xué)院、加州大學(xué)洛杉磯分校各分醫(yī)學(xué)院以及耶魯大學(xué)干細(xì)胞中心的科學(xué)家們一同協(xié)作完成,。
文章的兩位第一作者分別是來自UCSB神經(jīng)科學(xué)研究所（NRI）和弗里理論物理研究所（Kavli Institute of Theoretical Physics ,，KITP）的Pierre Neveu以及NRI、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)系（MCDB）和干細(xì)胞生物及工程學(xué)中心的Min Jeong Kye,。
“該項研究的核心主要是針對干細(xì)胞的多能性,，”論文的資深作者Kenneth S. Kosik說道。Kosik是加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)系的教授,、神經(jīng)科學(xué)研究所主管,、神經(jīng)科學(xué)研究負(fù)責(zé)人以及專攻阿爾茨海默病的一位臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師,。
另一方面,，它們還能夠分化形成人體內(nèi)各種類型的細(xì)胞，并最終形成各種組織和器官,，”Kosik說：“科學(xué)家們知道人類內(nèi)有許多細(xì)胞都具有轉(zhuǎn)化為多潛能細(xì)胞的潛力,。而驅(qū)動這一改變的最大因素就是轉(zhuǎn)錄因子。利用這些轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行試驗操作,，我們能夠逆轉(zhuǎn)干細(xì)胞向分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變的過程,，并可利用已分化的細(xì)胞例如人體的皮膚細(xì)胞來生成干細(xì)胞。”
有一段時間Kosik和他的研究小組一直從事microRNAs研究,。Kosik 說：“要想真正地理解microRNAs,，第一步就是要記住生物的中心法則即DNA為轉(zhuǎn)錄RNA提供模板，而RNA最終翻譯形成蛋白質(zhì),。然而不同的是microRNAs在進(jìn)入RNA階段時就停止了腳步 ,，而不會翻譯形成蛋白質(zhì)。”
Kosik認(rèn)為科學(xué)家們用何種方法生成或獲得用于研究的干細(xì)胞其實無關(guān)緊要,，但重要的是他們必須獲得的是真正的人類胚胎干細(xì)胞（HESC）或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）,。然而的研究人員發(fā)現(xiàn)所有的多能干細(xì)胞都是不同的，無論這些細(xì)胞的起源方式如何這些差異都普遍存在,。那么要如何能夠知道獲取的干細(xì)胞的特性呢,？Kosik為我們揭開了這一答案：即通過microRNAs進(jìn)行檢測。
Kosik說：“當(dāng)通過顯微鏡觀察到腫瘤時,，也許你不能確定它是否是腫瘤,。又或者你從大腦中獲得了這個腫瘤時，你也無法知道它是一種腦腫瘤或是從身體其他地方轉(zhuǎn)移來的腫瘤,。你通常不能確定細(xì)胞的類型,。而當(dāng)你在microRNA水平上進(jìn)行觀察時,，你就能真正地了解你所獲得的細(xì)胞的類型。”
“microRNAs會告訴你一切,，”Kosik說道：“它們能夠幫你區(qū)分不同類型的腫瘤,；它們也可以告訴你細(xì)胞的不同類型；它們還可以幫助你將干細(xì)胞與其他的細(xì)胞,、皮膚細(xì)胞與腦細(xì)胞區(qū)分開,。當(dāng)你從整體上對它們進(jìn)行觀察時，你就可以確定你獲得的細(xì)胞類型,。這是microRNAs所具有的重要而獨特的特性,。”
研究人員對胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)行了檢測，證實從microRNAs水平上能完全將兩種類型的細(xì)胞區(qū)分開,。進(jìn)而研究人員對癌細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞進(jìn)行了檢測,。
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞與癌細(xì)胞有著一些相似之處。例如它們都具有永生性,。“干細(xì)胞具有自我更新和增殖的特性,。癌細(xì)胞也能夠如此。那么能自我更新的多能干細(xì)胞與癌細(xì)胞的差異在哪里,？除了癌細(xì)胞無法進(jìn)行自我調(diào)控,。是否還存在其他的差異呢？”Kosik說,。
科學(xué)家們進(jìn)而對來自人體的40種不同分化細(xì)胞中的microRNA進(jìn)行了檢測,。他們發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞與分化細(xì)胞之間的microRNA存在顯著的差異。這是一個他們意料之中的結(jié)果,。然而當(dāng)研究人員轉(zhuǎn)而研究多能干細(xì)胞時,，驚訝地發(fā)現(xiàn)其中有一些細(xì)胞與癌細(xì)胞非常相似，而另一些則則不然,。
“人們對于將干細(xì)胞用于修復(fù)人體最大的擔(dān)憂就是其是否會生成腫瘤,。與腫瘤細(xì)胞microRNA具有的相似性，表明這些多潛能干細(xì)胞確實有向癌細(xì)胞轉(zhuǎn)化的傾向,，”Kosik說：“如果醫(yī)生希望利用干細(xì)胞進(jìn)行身體修復(fù),，而又不希望這些細(xì)胞具有致癌性，就必須要充分地掌握這個度即一方面這些細(xì)胞要有點像癌細(xì)胞,，另一方面又要少一點像癌細(xì)胞,。而這個邊界在哪，目前我們還無法知道,。”
目前加州大學(xué)的科學(xué)家都還致力于揭示這一答案,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Cell Stem Cell DOI: 10.1016/j.stem.2010.11.012
MicroRNA Profiling Reveals Two Distinct p53-Related Human Pluripotent Stem Cell States
Authors
Pierre Neveu, Min Jeong Kye, Shuping Qi, David E. Buchholz, Dennis O. Clegg, Mustafa Sahin, In-Hyun Park, Kwang-Soo Kim, George Q. Daley, Harley I. Kornblum, Boris I. Shraiman, Kenneth S. Kosik
Highlights
miRNA profiles distinguish two categories of human pluripotent stem cells
The p53 network status distinguishes pluripotent cells independently of their origin
p53-targeting miRNAs change the classification status of iPSCs
A 2D representation of miRNA profiles tracks differentiation and reprogramming
Summary
Reprogramming methodologies have provided multiple routes for achieving pluripotency. However, pluripotency is generally considered to be an almost singular state, with subtle differences described between induced pluripotent stem cells (iPSCs) and embryonic stem cells (ESCs). We profiled miRNA expression levels across 49 human cell lines, including ESCs, iPSCs, differentiated cells, and cancer cell lines. We found that the resulting miRNA profiles divided the iPSCs and hESCs examined into two distinct categories irrespective of the cell line origin. The miRNAs that defined these two pluripotency categories also distinguished cancer cells from differentiated cells. Transcriptome analysis suggested that several gene sets related to p53 distinguished these categories, and overexpression of the p53-targeting miRNAs miR-92 and miR-141 in iPSCs was sufficient to change their classification status. Thus, our results suggest a subdivision of pluripotent stem cell states that is independent of their origin but related to p53 network status.
